数千年来，哲学家们一直在争论意识的本质是什么、意识能否存在于人类之外的事物中，但到了现代，这些问题所隐含的实用性和道德意义变得愈发真切，也让人们更加迫切地寻求答案。随着人工智能（AI）进化得越来越精巧复杂，仅仅通过与对方交互，可能无法判断它是机器还是人类——这正是经典的图灵测试。但这是否意味着人工智能值得被纳入道德体系考量呢？
理解了意识，同样会影响到动物权利和动物福利的发展，以及一系列有关精神损伤的医疗和法律问题。近来，一个由50多位杰出的神经科学家、心理学家、认知科学家等人组成的小组呼吁业内外对围绕这一疑难课题展开的研究的重要性给予更大的认可。“意识理论需要在积累经验证据的长期过程中经过严格的检验和反复修正，”联名作者们这样说道，他们还补充说，“也只有经过这些程序，才能分辨出其中哪些是被普遍认同的错误观念和臆测。”
来自巴黎法兰西公学院的认知科学家斯坦尼斯拉斯·迪昂是全局工作空间理论的支持者之一。该理论强调，当收集到认知“工作空间”的感官信息被广播到大脑其他区域中心时，意识也就随之产生。图源：Per Henning/挪威科技大学
要想做意识实验，首先得对意识下定义。但光是这一步就已十分困难，因为这个词有好几种用法。人类是有意识的生物，但我们也有可能失去意识，比如处于麻醉状态的时候。我们可以说自己意识到了某种事物——例如，我们意识到自己的笔记本电脑发出了噪音。但宽泛地讲，意识这种性质指的是体验自我存在的能力，而非单纯地记录存在，或是像机器人一样对刺激作出反应。心灵哲学家时常依据此定义得出这样的原则：人们可以有意义地谈论“像”一个有意识的存在是什么样子的——哪怕我们永远都不可能在自身之外获得这种体验。
认知的很大一部分发生在有意识的意识之外——也就是说，我们对于某些信号和刺激的回应是“无意识的”。然而，我们思维的一个独特特征在于，我们能够牢牢抓住一段信息、一个念头或一种意图，以此为动机做出之后的决定和行为。假使我们饿了，我们会分泌唾液，这是条件反射，但我们也可能选择吃东西，然后去厨房橱柜里拿出我们想吃的食物。
有些研究者，比如巴黎法兰西公学院（Collège de France）的认知科学家斯坦尼斯拉斯·迪昂（Stanislas Dehaene）提出，当我们在大脑中的一块“全局工作空间”里留下一段信息，它会被广播到与实现特定任务相关的大脑模块中去，由此产生了这种有意识的行为。他说，这个工作空间强行制造了一种信息瓶颈：只有当前一个有意识的念头溜走，后一个才能取而代之。据迪昂说，脑成像研究表明，这种“意识瓶颈”是大脑前额叶皮质中的分散式神经元网络。
图源：Emmanuel Lafont
这种对意识的理解模式被称为全局工作空间理论（GWT）。在这一理论中，意识由工作空间自身创造——因此任何能够将信息广播到其他处理中心的信息处理系统都应当具有这种特质。这使得意识成为了一种促动和引导行动的计算过程。“只要你有了一段信息，并让该信息广泛传播，意识就在这个过程中产生了。”克里斯托夫·科赫（Christof Koch）如是说道，他是西雅图艾伦脑科学研究所（Allen Institute for Brain Science）的所长兼首席科学家。
【全局工作空间理论：左：前额叶皮质；右：感官数据输入→全局工作空间→数据被广播到大脑其他区域中心（意识产生）】根据某种理论，意识是一种信息处理过程。当一次体验的感官数据进入“全局工作空间”并被散布到其他区域中心时，意识随之产生。实现这一过程的大脑结构可能是前额叶皮质。
图源：Lucy Reading-Ikkanda/Quanta Magazine
但在科赫看来，包括意识在内的一切认知都只是一种计算的观点“代表了当代主流的错误观念，即认知不过是一种算法，一种睿智的破解程序”。他说，按照这种看法，“我们很快就会造出复制了人类大脑大多数功能的聪明机器，这些机器无疑也会具有意识。”
如今，他正和威斯康星大学麦迪逊分校（University of Wisconsin-Madison）的神经科学家朱利奥·托诺尼（Giulio Tononi）合作开发一种竞争理论，该理论由托诺尼首先提出。他们说，意识并非输入数据转化为输出数据时产生的东西，而是特定的认知网络固有的一种属性，拥有这种属性的认知网络结构中具有特定的特征。托诺尼将这一理论命名为整合信息理论（IIT）。
全局工作空间理论以研究大脑创造意识体验的过程为起点，整合信息理论则与之相反，以体验本身为起点。“有意识也就意味着有了一段体验。”托诺尼说。这不必是关于某个事物的体验，尽管是也无妨；梦境或是某种通过冥想达到的“大脑空白”状态也可以算作意识体验。托诺尼试图确定这类体验的根本特征，即，它们是主观的（只存在于意识实体中）、结构性的（其内容彼此关联：“蓝色的书在桌子上”）、具体的（这本书是蓝色而非红色的）、统一的（同一时间只能有一种体验），以及明确的（体验所包含的内容有边界）。托诺尼和科赫声称，他们根据这些公理推导出了拥有一定程度意识的物质系统必须具备的性质。
（整合信息理论：感官数据输入→自我影响的网络产生意识）整合信息理论认为意识是认知网络固有的，该网络将一种“因果力量”加诸自身。这种能力可能借助大脑后部结构实现。
图源：Lucy Reading-Ikkanda/Quanta Magazine
整合信息理论并不将意识描述为处理中的信息，而是解释为系统“改变”自身的因果力量。科赫说，意识是“系统以自身过去的状态影响未来状态的能力。系统所具有的因果关系力量越强大，它的意识就越清晰”。
这一看法与17世纪笛卡尔的名言“我思故我在”遥相呼应。“只有一件事是确定的，唯一确定的事实就是我的体验，”科赫说，“这就是笛卡尔的核心思想。”
图源：Emmanuel Lafont
对托诺尼和科赫来说，像数字计算机那样仅仅把信息“前馈”，将输入转化为输出的系统只能称为“僵尸”，它看起来像是有意识，但无法真正拥有这种属性。硅谷的许多人可能都相信计算机最终会拥有意识，但在科赫看来，除非那些机器能获得产生意识所需的正确硬件，否则它们只会构建一种“深层假象”。
“数字计算机可以模拟意识，但这种模拟没有因果力量，因此它没有真正的意识。”科赫说。这就像是在电子游戏里模拟重力一样：你并未真的制造出重力。
包围沉浸”于意识之中
整合信息理论最引人注目的特点之一在于，它让意识变成了一个程度问题。只要包含所需的网络结构，任何系统都可能或多或少地拥有意识。在他2012年的著作《意识：一个还原论者的浪漫自白》（Consciousness: Confessions of a Romantic Reductionist）中，科赫写道：“不论这是个来自古老动物王国的有机体，还是人类最近创造发明的硅制品，不论这个东西靠腿走路、凭翼飞行，还是用轮子滚动前进，只要它同时具有分化和整合的信息状态，就基本能算作一个符合条件的系统。”
这一观点引起了许多怀疑。来自加州大学伯克利分校的约翰·塞尔（John Searle）是一位影响深远的美国哲学家，他将这一理论斥为某种形式的泛心论：粗略地讲，这种信仰认为思想和意识贯穿整个宇宙。在一篇尖锐批评整合信息理论的文章中，塞尔强调：“泛心论的问题不在于它是错的，它甚至连错都算不上。严格地说，泛心论是无意义的，因为这一主张没有给出清晰的概念。”他写道，意识“不可能像一层薄薄的果酱一样铺满整个宇宙”——它“以一个一个单元的形式存在，但泛心论无法明确解释这种单元”。
对艾伦脑科学研究所的所长兼首席科学家克里斯托夫·科赫来说，包括意识在内的一切认知都只是一种计算的观点“代表了当代主流的错误观念，即认知不过是一种算法，一种睿智的破解程序。”他说，除非人工智能能够获得产生意识所需的正确的结构特征，否则它们至多只能是“深层假象”。图源：Erik Dinnel
然而，“我们被包围沉浸”于意识之中，这个想法让科赫完全乐意接受。他相信“意识是生命体的基本属性。它不可能来自其他任何东西”。
但这不意味着意识均匀地散布在每个角落。科赫和托诺尼强调，尽管许多事物都可以拥有意识这种属性，但高度的意识只能存在于特定的事物，尤其是人脑（更确切地说，是人脑的特定部位）中。为了将整合信息理论转化为一个定量的、可检验的理论，科赫和托诺尼制定了一套标准，来判断这些特定事物具体是什么。
为了反映一个信息处理网络的意识程度，科赫和托诺尼定义了“信息整合程度”的计量单位，用Φ（希腊字母Phi）来表示。它代表“不可约简的因果关系结构”的量，也就是某网络作为一个整体对自身产生影响的程度。这个量的值取决于反馈的互联性。假使一个网络能被分割成数个更小的网络，彼此之间不产生因果关系，那么不论这个网络有多少处理节点，它相应的Φ值都会偏低。
图源：Evolving Science
“意识是生命体的基本属性。它不可能来自其他任何东西。”——克里斯托夫·科赫，艾伦脑科学研究所
同样地，科赫说：“任何系统，只要它的功能互联性和结构能产生一个大于零的Φ值，就或多或少有意识体验。”这类系统包括每个活细胞含有的生化调节网络，以及拥有正确反馈结构的电路。由于原子可以互相影响，“连简单物质都有一个正的Φ值。”但像我们一样Φ值高到足以“知道”自身存在的系统是很少的（尽管该理论推测较高等的动物也会在一定程度上体验到自己的存在）。
因为科赫和托诺尼将整合信息理论转化为了定量、可检验的理论，阿伦森称其“可以归入所有数学意识理论里前2%的位置”。他认为这个理论是有缺陷的——但不同于塞尔，他说，“几乎所有的意识理论都是如此模糊、松散、边界不清，这导致它们必然会以错误告终。”
图源：New Statesman
